JP2014139870A - 照明装置およびこれを用いた映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストが低く、均一な輝度勾配を有する照明装置及びこれをバックライト装置として使用した映像表示装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る照明装置は、内面に反射層が設けられた曲面形状を有するベースシャーシと、該反射層に対向するように配置され、前記照明装置の照明光を出射する光学シートと、ベースシャーシと光学シートとの間の空間に位置し、互いに反対方向に光を出射する複数の第１の光源及び第２の光源を含む光源群と、該光源群が実装された光源基板と、前記光源群の前記光学シート側を覆うように設けられ、前記光源群からの光を所定方向に導くための配光調整部材と、を備えている。前記光源群から出射される光の方向は、光学シートの光の出射面と平行な方向であり、反射層１は、光源基板が載置された位置を基準にして、前記第１及び第２の光源の光出射方向のそれぞれ側が、光学シート側に凹を向くように湾曲されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、照明装置及びこれをバックライト装置として使用した映像表示装置に関する。

照明装置は、室内照明や屋外照明等の一般的な照明用途の他、表示デバイスとして液晶パネルを用いた液晶表示装置のような、非発光型の表示装置のバックライト装置として用いられている。特に、バックライト装置として用いられる照明装置は、低消費電力、長寿命であることから、光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）が使われる場合が多くなっている。
ＬＥＤを光源として使用した照明装置、特に広い面積を照明するために照射面が平面状に構成された平面照明装置は、ＬＥＤから出射した光を均一な面光源とするための光学系を有している。かかる平面照明装置の従来技術として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１は、導光板に溝状凹部を形成し、その溝状凹部に側面発光型ＬＥＤを配置し、導光板下面側に設けられた拡散反射部材により輝度分布を均一化して液晶パネルに光を照射するように構成されたバックライト装置が開示されている。

特開２００６−２３６７０１号公報

上記特許文献１に記載の技術は、液晶パネルの表示面とほぼ同じ面積を持つ高価な光学部品である導光板が必要なことから、コストが増加する。また、特許文献１の技術では、導光板を液晶パネル側から見たときにＬＥＤの位置の部分の輝度が他に比べ局所的に高くなる、いわゆるホットスポットが生じる。特許文献１ではかかるホットスポットについて何ら考慮されておらず、液晶パネルを照明する光の空間的な均一性が低下する（以降、この輝度均一性の低下を「輝度むら」と呼ぶ）懸念がある。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、コストが低く且つ輝度むらの少ない照明装置、及びこれをバックライトとして用いた映像表示装置を提供するものである。

本発明の一態様は、特許請求の範囲に記載された構成を特徴とするものである。より詳細には、本発明に係る照明装置は、内面に反射層が設けられた曲面形状を有するベースシャーシと、該ベースシャーシの反射層に対向するように配置され、前記照明装置の照明光を出射する光学シートと、前記ベースシャーシと前記光学シートとの間の空間に位置し、第１の方向に光を出射する複数の第１の光源及び該第１の方向と反対の第２の方向に光を出射する複数の第２の光源を含む光源群と、該光源群が実装され、かつ前記ベースシャーシに載置された光源基板と、前記光源群の前記光学シート側を覆うように設けられ、前記光源群からの光を所定方向に導くための配光調整部材と、を備え、前記光源群から出射される光の前記第１及び第２の方向は、前記ベースシャーシと前記光学シートとの間の空間において、前記光学シートの光の出射面と平行な方向であり、前記複数の第１の光源は前記第１の方向と直交する方向に配列されており、前記複数の第２の光源は前記第２の方向と直交する方向に配列されており、前記ベースシャーシは、前記光源基板が載置された位置を基準にして、前記第１の方向及び第２の方向のそれぞれにおいて、前記光学シート側に凹を向くように湾曲されていることを特徴とする。

本発明によれば、コストが低く、空間的な輝度均一性が高い照明装置およびこれをバックライト装置として使用した映像表示装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る平面照明装置のＸ−Ｙ平面における一例を示す模式図。 本発明の実施形態に係る平面照明装置のＹ−Ｚ平面における一例を示す模式図。 本発明の実施形態に係る映像表示装置のＹ−Ｚ平面における一例を示す模式図。 本発明の光源基板２と反射シート１０およびベースシャーシ１１の関係を示す説明図。 本発明の実施形態に係る光源基板および光源配置の一例を示す模式図。 本発明の実施形態に係る光源基板および光源配置の一例を示す模式図。 本発明の実施形態に係る光源基板および光源配置の一例を示す模式図。 本発明の実施形態に係る光源基板のＹ−Ｚ平面における一例を示す模式図。 本発明の反射層１の一例を説明する模式図。 本発明の実施例１に係る配光調整部材４の一例を説明する模式図。 本発明の実施例１に係る平面照明装置のＹ−Ｚ平面における光線例を示す模式図。 本発明の実施例２に係る配光調整部材４の一例を説明する模式図。 本発明の実施例２に係る平面照明装置のＹ−Ｚ平面における光線例を示す模式図。 本発明の実施例３に係る配光調整部材４の一例を説明する模式図。 本発明の実施例４に係る配光調整御部材４の一例を説明する模式図。 本発明の実施例５に係る配光調整部材４の一例を説明する模式図。 本発明の実施例６に係る平面照明装置のＹ−Ｚ平面における一例を示す模式図。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明は、本発明の一実施形態を説明するためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であれば以下に説明する各要素若しくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

まず、本実施形態に係る照明装置及び映像表示装置の全体構成について、図１〜図３を参照しながら説明し、その後、輝度むら解消するための本実施形態の構成について説明する。本実施形態において説明される照明装置は、光出射面が平面状で、かつ面状光を照射する構成であるために、以下では「平面照明装置」と呼ぶこととする。本実施形態に係る照明装置の照明光の出射面（面状光の照射面）は、長方形状を為すものとする。また、以下、本説明では平面照明装置が面状光を出射する面を出射面、出射面の短手方向、すなわち出射面の垂直方向（縦方向）をＹ方向、出射面の長手方向、すなわち出射面の水平方向（横方向）をＸ方向、奥行き方向（出射面に対し直交する方向）をＺ方向と定義する。

図１は、本実施例に係る平面照明装置の一例を出射面側から見たＸ−Ｙ平面の模式図である。図２は、本実施形態に係る平面照明装置及び映像表示装置の一例を示すＹ−Ｚ平面の断面図である。

本実施形態に係る平面照明装置１００は、図１に示されるように、ベースシャーシ（その形状などの詳細は後述する）の内面に設けられた反射層１、Ｙ方向上側及び下側に光を出射する光源群３、光源群３が実装される光源基板２、及び配光調整部材４を有している。ここで光源群３は、図１に示されるように、Ｙ方向上側（第１の方向）に光を出射する光源を第１の光源３１、Ｙ方向上側と反対の方向であるＹ方向下側（第２の方向）に光を出射する光源を第２の光源３２を含むものとする。尚、以下では光源群３における一つ一つの光源を「光源３」と呼ぶ場合もある。

第１の光源３１は、その光出射方向（第１の方向）と直交する方向、すなわちＸ方向に複数配列されている。また第２の光源３１も、その光出射方向（第２の方向）と直交する方向、すなわちＸ方向に複数配列されている。このように、光源群３の各光源の光出射方向は、図１および図２において矢印で示されているように、Ｙ方向とほぼ平行であって、かつ平面照明装置１００の出射面（面状光の照射面）と平行である。ここで、Ｙ方向上側に光を出射する光源３は光源基板２のＹ方向上側に配置し、Ｙ方向下側に光を出射する光源３は光源基板２のＹ方向下側に配置する。このようにすることで、後述するように光源基板２の端部による一次反射光量を減らすことが可能となる。

また本実施例では、第１の光源３１と第２の光源３２とは、Ｙ方向において互いに重ならないよう、Ｘ方向に沿って、光源基板２上に千鳥状に配列されて実装されている。更に、光源基板２は、Ｘ方向の中心で２分割されている。すなわち本実施例の光源基板２は、Ｘ方向に沿って配列された２つの光源基板で構成されている。しかしながら、後述のように光源基板を１枚の光源基板で構成することも可能である。

光源群３を構成する光源として、例えばサイドビュー型発光ダイオード（Light Emitting Diode、ＬＥＤ）、レーザダイオード（Laser Diode、ＬＤ）等の発光素子を使用することができる。以下の本実施例の説明では、光源として白色光を出射するサイドビュー型のＬＥＤを用いるものとする。

また、本実施形態に係る平面照明装置１００は、図２に示されるように、曲面形状を有するベースシャーシ１１と、このベースシャーシに対向するように設けられた１または複数の光透過性のシート状部材で構成される光学シート（群）４０と、光源群３を実装する光源基板２に取り付けられ、かつ光源群３から出射された光の方向を所定の方向に導くように調整するためのする配光調整部材４とを備えている。配光調整部材４は、後述のような光透過性を有する透明樹脂で構成されており、そのＹ方向の中心部分において、Ｘ方向の複数箇所でネジ２５により光源基板２に取り付けられる。配光調整部材４の光源基板２への取り付けは、例えば両面テープや接着剤等で行ってもよい。また、配光調整部材４をネジ２５により光源基板２へ取り付ける場合、光源基板２に形成された光源群３へ電力を供給するためのパターン同士がショートしないように、光源基板２及び配光調整部材４に形成されるネジ孔やネジ２５の径は、なるべく小さいことが好ましい。

光源基板２に実装された光源群３は、ベースシャーシ１１の反射層１と光学シート４０との間の空間にＹ方向に向けて光を出射する。光源群３からの光の一部は配光調整部材４によりＹ方向に導かれて反射層１により光学シート４０の方向に向けて反射される。また光源群３からの光の他の一部は直接的に反射層１により光学シート４０の方向に向けて反射される。また配光調整部材４に入射された光の一部は配光調整部材４を透過して光学シート４０に入射される。これら光学シート４０に入射された光は、光学シート４０の拡散作用によって均一化され、及び／または輝度が向上されて、照明光となってＺ方向前側に照射される。すなわち光学シート４０の出射面が平面照明装置の照明光の出射面となる。上述した本実施例における光学的作用の詳細については後述するものとする。

本実施例において、反射層１は例えば白色の樹脂により形成された反射シート１０により構成され、この反射シート１０が曲面を有するベースシャーシ１１の内面に取り付けられる。ベースシャーシ１１は、図２に示されるように、Ｙ方向の中央部分が光学シート４０側に突出するように盛り上がっており、その頂上部分に平坦面が形成されている。その平坦面に光源基板２が載置されている。そしてベースシャーシ１１は、図示されるように、光源基板２が載置されている位置を基準にして、その載置位置のＹ方向上側及びＹ方向下側のそれぞれにおいて、光学シート４０側に凹を向くように（すなわちＺ方向背側に凸を向くように）湾曲されている。この湾曲されたベースシャーシ１１のＺ方向最下点の位置は、光源基板２の位置よりも平面照明装置１００の背面側（Ｚ方向背側）となっている。

ここで、反射シート１０は、ベースシャーシ１１の曲面形状に沿うように、リベットまたはネジ等の複数の固定用構造物１３でベースシャーシ１１上に複数箇所で固定されている。これに代えて、両面テープや接着剤などの接着部材で反射シート１０をベースシャーシ１１の内面に貼り付けて固定してもよい。このように反射シート１０をベースシャーシ１１の内面に取り付けることで、反射層１、すなわち反射シート１０の形状は、ベースシャーシ１１の曲面形状にほぼ一致した形状となる。尚、リベット等の固定用構造物１３でベースシャーシ１１と反射シート１０を固定する場合は、少なくとも一つの固定用構造物１３は、Ｚ軸方向において光源群３よりも出射面から遠い位置にあることが望ましい。本実施例では、反射層１をベースシャーシ１１の内面に取り付けられた反射シート１１としたが、これに代えて、例えば反射層１をベースシャーシ１１の内面に塗布された白色塗料（インク）で構成してもよい。また、ベースシャーシ１１の内面に鏡面加工を施し、これを反射層１として用いてもよい。また、反射層１である反射シート１１、白色塗料または鏡面は、いずれも光を拡散しながら反射する拡散反射機能を有するものであってもよい。

また、光源基板２は光源群３に電力を供給するための電源ライン（図示せず）と接続されるコネクタ１２を、光源群３が実装される面と反対側の面に実装している。コネクタ１２は、反射層１及びベースシャーシ１１に予め形成された孔を通して反射層１及びベースシャーシを貫通し、ベースシャーシ１１の外側（Ｚ方向背側）に露出される。この露出されたコネクタ１２に前述の電源ラインが接続される。また光学シート４０は、例えば拡散シート（板）４１、水平プリズムシート４２、及び輝度向上フィルム４３等を含んで構成される。なお、本実施例では、光学シート４０を上記のように３枚構成としたが、構成するシートの種類および枚数はこれに限定されないことは言うまでもなく、垂直プリズムシート等の他の光学シートを用いてもよい。

図３は、本実施例に係る平面照明装置１００を用いた映像表示装置の一例を示すＹ−Ｚ平面の断面図である。かかる映像表示装置は、図示しないパネル保持部材を用いて、平面照明装置１００の出射面側（光学シート４０の出射面側）に液晶パネル２４を取り付けるとともに、ベースシャーシ１１の背面側に回路基板１５及び／または回路基板１６を設けることで構成される。曲面を有するベースシャーシ１１に回路基板１５を保持するために、例えばボスなどの回路基板保持用構造部材１４を用いて、湾曲されたベースシャーシ１１の最下点よりもＺ方向背側に回路基板１５を取り付けて固定している。回路基板保持用構造部材１４は、その中心に例えばネジ穴が設けられているものや、リベット等の保持部材などで構成されている。

ここで、図３の回路基板１５のように、映像表示装置のＹ軸方向略中央、すなわち光源基板２が取り付けられる位置とほぼ同じ位置に回路基板１５を配置することで、映像表示装置のＹ軸方向の両端を薄くすることが可能となる。また、図示されるように映像表示装置のＹ軸方向上側、特にＹ方向上側の、湾曲されたベースシャーシ１１の最下点よりもＹ方向上側に回路基板１６を配置することで、映像表示装置の奥行き（Ｚ方向の寸法）を薄くすることができる。尚、回路基板１６をＹ軸方向上側に配置したのは、回路基板１６で発生する熱を逃がし易い構造とするためである。特に電源を供給する電源基板等の発熱量が大きい回路基板は、Ｙ軸方向上側に配置することが望ましい。従って、回路基板１５には例えば映像信号を処理するための信号処理回路や光源群３を駆動するためのドライバ回路等を実装し、回路基板１８には発熱量が大きい電源回路を実装するようにしてもよい。

しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、回路基板１５を配置せずに、Ｙ方向上側の湾曲されたベースシャーシ１１の最下点よりもＹ方向上側に回路基板１６を複数配置し、それぞれに信号処理回路やドライバ回路、及び電源回路を実装するようにしてもよい。またＹ方向下側の湾曲されたベースシャーシ１１の最下点よりもＹ方向下側に信号処理回路やドライバ回路等を実装した回路基板を配置し、Ｙ方向上側の湾曲されたベースシャーシ１１の最下点よりもＹ方向上側に電源回路を実装した回路基板１６を配置してもよい。

次に、光源基板２と反射シート１０の構造的位置関係について図４を参照して説明する。図４は、光源基板２に設けられたスルーホール１７の中心を通るＹＺ平面の断面図である。尚、図４では光源を省略してある。スルーホール１７は、光源基板２を貫通するように設けられた貫通孔であり、光源３が発生する熱を放熱するために、光源３の近傍に設けられることが望ましい。ここで、スルーホール１７の内部に、放熱の効率が高い導電性面（図４では斜線で示されている領域）を、光源基板の光源実装面（上面Ｓ）および下面Ｂに接しないように形成することで、Ｓ面及びＢ面との金属的接続を考慮しなくてもよくなる。また図４（ａ）に示すように、光源基板２の下面Ｂに接するように反射シート１０を設けることで、反射シート１０は導電性を有しないことから、より光源基板２とベースシャーシ１１との絶縁性が強化される。また、図４（ｂ）のように、反射シート１０が光源基板２上に配置される場合は、反射シート１０よりも一般的に熱伝導率が高いベースシャーシ１１が光源基板２に接続するため、光源基板２の熱を効率よく逃がす効果が得られる。このとき、光源基板２とベースシャーシ１１との間には熱伝導性シートや絶縁性シート等を挟みこむようにしてもよい。

上記の例では反射シート１０を光源基板２の上面Ｓまたは下面Ｂに設けているが、必ずしもその必要は無い。反射シート１０は、光源基板２の端部近傍まで配置されていればよい。但しその場合、或いは図４（ａ）の場合のように光源基板２のＳ面に反射シートを配置しない場合は、光源基板２での反射効率を高くするために、光源基板２のＳ面に白色塗装を施してもよい。

次に、光源基板２に実装される光源群３の配置の例について図５〜図７を用いて説明する。図５および図６に示す光源基板２は、２つの光源基板で光源基板２を構成する例であり、各図では２つの光源基板のうち一つの例を図示している。また図７は１枚の光源基板で光源基板２を構成する例を示している。

図５は、光源基板２に実装される光源群３の配置の一例を示している。図５の例では、光源基板２に実装される光源群３をＹ方向上側（第１の方向）に光を出射する複数の第１の光源３１と、Ｙ方向下側（第２の方向）に光を出射する複数の第２の光源３２で構成し、複数の第１の光源３１と複数の第２の光源３２をそれぞれＸ軸上に互い違い配置している。このとき、Ｙ軸方向において、第１の光源３１と第２の光源３２との間には所定距離の間隙（例えば数ｍｍ〜数ｃｍ程度）が設けられている。よって、第１の光源３１と第２の光源３２とが交互に、Ｘ方向に沿って、千鳥状に配列されることになる。つまり、Ｙ方向上側に光を出射する第１の光源３１に対し、Ｘ軸上で隣接する第２の光源３２はＹ方向下側に光を出射する。この例では、Ｘ軸上における光源群３の各光源間の距離（隣接する第１の光源３１と第２の光源３２との距離）は、基板第一端部７から基板第二端部８へ向かうにつれて徐々に小さくなっている。ここで、基板第一端部７は、平面照明装置１００の出射面のＸ方向端部側であり、基板第二端部８Ｘ方向中央側であるものとする。

図５に示す光源基板２を平面照明装置１００に用いる場合、もう１つの図５の光源基板２を１８０度回転させたものを、基板第二端部８が隣り合うように配置することで、平面照明装置の略中央に配置される光源３間の距離を短くすることが出来る。これは、Ｘ軸上における光源３間の距離が等間隔である場合に比べ、平面照明装置の略中央の明るさを平面照明装置の端部の明るさより高くすることが可能となる。特に、該平面照明装置１００を映像表示装置に用いる場合において、映像表示装置の略中央に明るさのピークを有する輝度勾配とすることが出来る。

ここで、Ｘ軸上における光源３間の距離について説明する。平面照明装置１００の出射面において緩やかな輝度勾配とするためには、Ｘ軸上における光源３間の距離を徐々に変化させ、且つ、最大間隔と最小間隔の比が０．６以上であることが望ましい。最大間隔と最小間隔の比が０．６未満である場合、輝度勾配が急峻となり、輝度むらとして認識されやすくなる。従って、図５の例では、基板第一端部７近傍のＸ軸上の３個の光源同士の間隔ｄ１及びｄ２と、基板第二端部８近傍（すなわち平面照明装置１００の出射面の中央部）のＸ軸上３個の光源同士の間隔ｄ３及びｄ４との関係が以下の数１を満足するように構成されている。
（数１）ＭＩＮ（ｄ３，ｄ４）／ＭＡＸ（ｄ１，ｄ２）≧０．６
ここで、ＭＩＮは最小値を示し、ＭＡＸは最大値を示すものとする。このように構成することで、平面照明装置の略中央の明るさが平面照明装置の端部の明るさよりも明るく、緩やかな輝度勾配となる平面照明装置を得ることができる。尚、ｄ１とｄ２の大きさを等しく、更にｄ３とｄ４の大きさを等しくしてもよいが、ｄ１＞ｄ２及びｄ３＞ｄ４としてもよい。

図６は、光源基板２に実装される光源群３の配置の別の例を示している。図６の例では、光源基板２に実装される光源３群を、Ｙ方向上側（第１の方向）に光を出射する複数の第１の光源３１と、Ｙ方向下側（第２の方向）に光を出射する複数の第２の光源３２で構成し、複数の第１の光源３１と複数の第２の光源３２をそれぞれＸ軸上の同一配置している。このとき、Ｙ軸方向において、第１の光源３１と第２の光源３２との間には所定距離の間隙（例えば数ｍｍ〜数ｃｍ程度）が設けられている。

図６に示す光源基板２を平面照明装置１００に用いる場合、もう１つの図６の光源基板２を１８０度回転させたものを、基板第二端部８が隣り合うように配置することで、平面照明装置の略中央に配置される光源３間の距離を短くすることが出来る。これは、Ｘ軸上における光源３間の距離が等間隔である場合に比べ、平面照明装置の略中央の明るさを平面照明装置の端部の明るさより高くすることが可能となる。特に、該平面照明装置１００を映像表示装置に用いる場合において、映像表示装置の略中央に明るさのピークを有する輝度勾配とすることが出来る。

この図６においても、Ｘ軸上における光源群３間の距離を、基板第一端部７から基板第二端部８へ向かうにつれて徐々に小さくなることが望ましく、最大間隔と最小間隔の比が０．６以上であることが望ましい。従って、図６の例も、基板第一端部７近傍のＸ軸上３個の光源同士の間隔ｄ１及びｄ２と、基板第二端部８近傍（すなわち平面照明装置１００の出射面の中央部）のＸ軸上３個の光源同士の間隔ｄ３及びｄ４との関係が上記数１を満足するように構成されている。

このようにすれば、平面照明装置の略中央の明るさが平面照明装置の端部の明るさより明るく、緩やかな輝度勾配となる平面照明装置を得ることができる。この例でも図５と同様に、ｄ１とｄ２の大きさを等しく、更に及びｄ３とｄ４の大きさを等しくしてもよいが、ｄ１＞ｄ２及びｄ３＞ｄ４としてもよい。

図７は、光源基板２に実装される光源群３の配置の更に別の例を示している。図７の例も図５の例と同様に、Ｙ方向上側（第１の方向）に光を出射する複数の第１の光源３１と、Ｙ方向下側（第２の方向）に光を出射する複数の第２の光源３２で構成し、複数の第１の光源３１と複数の第２の光源３２をそれぞれＸ軸上に互い違い配置している。このとき、Ｙ軸方向において、第１の光源３１と第２の光源３２との間には所定距離の間隙（例えば数ｍｍ〜数ｃｍ程度）が設けられている。よって、第１の光源３１と第２の光源３２とが交互に、Ｘ方向に沿って、千鳥状に配列されることになる。つまり、Ｙ方向上側に光を出射する第１の光源３１に対し、Ｘ軸上で隣接する第２の光源３２はＹ方向下側に光を出射する。

図７の例が図５の例と異なる点は、図５の例が光源基板２をＸ方向の中央で分割された２枚の光源基板で構成したのに対し、図７の例は光源基板２を１枚の光源基板で構成したことにある。よって、図７において、基板第一端部７は平面照明装置１０の出射面のＸ方向左端側に位置し、基板第二端部８は平面照明装置１０の出射面のＸ方向右端側に位置することとなる。また図７中ｄ５で示された間隔を有する２つの光源は、平面照明装置１０の出射面のＸ方向中央側に位置する。

本例でもＸ軸上における光源群３間の距離を、基板第一端部７及び基板第二端部８から基板略中央部へ向かうにつれて徐々に小さくなり、基板略中央部から基板第一端部７及び基板第二端部８へ向かうにつれて徐々に大きくなることが望ましく、最大間隔と最小間隔の比が０．６以上であることが望ましい。つまり、基板第一端部７または基板第二端部８近傍のＸ軸上３個の光源同士の間隔ｄ１及びｄ２と、基板略中央部のＸ軸上２個の光源間の間隔ｄ５との関係が以下の数２を満足するように構成されている。
（数２）ｄ５／ＭＡＸ（ｄ１，ｄ２）≧０．６
ここで、ＭＩＮは最小値を示し、ＭＡＸは最大値を示すものとする。このように構成することで、１つの光源基板２を用いて平面照明装置を構成する場合においても、平面照明装置の略中央の明るさが平面照明装置の端部の明るさより明るく、緩やかな輝度勾配となる平面照明装置を得ることができる。尚、ｄ１とｄ２の大きさを等しくしてもよいが、ｄ１＞ｄ２としてもよい。

次に、図８を用いて、本実施例に係る平面照明装置における光源基板２、光源群３及び反射層１の位置関係と、光源基板２の端部による一次反射光量について説明する。図８は、説明の簡単化の為に、Ｙ−Ｚ平面における光源基板２のＹ方向上側に光を出射する光源群３（つまり第１の光源３１）と、Ｙ方向上側の反射層１のみを示し、また配光調整部材４を図示から除いている。また、光源３（ここでは第１の光源３１）は発光面６を有し、該発光面６はランバーシアン配光の発光をするものとする。つまり、発光面６から垂直方向に出た光（光度Ｉ）に対し、角度θ１の方向に出る光度はＩ×ｃｏｓ（θ１）で表される。以降、角度θ１を発光面６から出射した光のうち、光源基板２で反射・吸収されない境界の光の角度とする。

図８において、発光面６から垂直方向に出た光に対し、θ１より大きい角度を有する光は、光源基板２により反射（一次反射光量）・吸収される。また、発光面６から光源基板２までの距離は非常に小さいことから、発光面６が照射する面積（範囲）も小さくなり、平面照明装置１００の出射面側からみると、光源３の発光面６のＹ軸方向近傍に該一次反射光量による小さく明るい点、いわゆるホットスポットが発生する。該ホットスポットは、その周囲に比べ非常に輝度が大きく、急峻な輝度勾配を発生させ、輝度むらの原因となる。

本実施例は、光源の発光面６から光源基板２までのＹ方向の距離ａ１と、光源基板２の上面（光源実装面）から発光面６の中央までのＺ方向の距離ａ２の関係を最適にすることで、前記一次反射光量を減らし、輝度むらを抑制することを可能としている。

例えば、ａ１＝ａ２の場合、θ１＝４５°となり、０°〜θ１の光束量をＥ１、θ１〜９０°の光束量をＥ２とすると、光束量の比であるＥ２／Ｅ１は、およそ０．４０となる。また、ａ１＝（ａ２／２）の場合、θ１＝６３．５°となり、光束量の比であるＥ２／Ｅ１は、およそ０．１２となる。つまり、ａ１の値が小さい程、光源基板２での一次反射光量が小さくなり、且つ、光源基板２による光の吸収量を減らすことが可能となる。しかしながら、ａ１を限りなく０に近づけることは、光源基板２の端部に光源３を配置することになるため、放熱性や光源の実装容易性が低下する。すなわち、一次反射光量の低減と放熱性や実装容易性の向上はトレードオフの関係を有している。

そこで本実施例では、θ１≧３０°となるようにａ１およびａ２の値を選定することで、光源基板２での一次反射光量を減少しつつ、放熱性と実装容易性の向上を図っている。換言すれば、本実施例は、光源３の発光面６の中心と光源基板２の光源実装面の光出射側端を結ぶ直線と、光源３の発光面６の中心を通る発光面６と垂直な直線との為す角度θ１を３０°以上としているものである。ここで、θ１＝３０°の場合、光束量の比であるＥ２／Ｅ１はおよそ０．９５となり、光源基板２により反射・吸収される光束量Ｅ１と、光源基板２に入射しない光束量Ｅ２がほぼ等しくなる。一方、θ１＜３０°の場合は、０°〜９０°における全光束量に対する一次反射光量が占める割合が１以上となるため、光源３のＹ軸方向近傍に該一次反射光量によるホットスポットの強度が非常に強くなり、急峻な輝度勾配による輝度むらを発生させる。

上述の図８の説明ではＹ方向上側のみを説明したが、Ｙ方向下側でも同様であることは言うまでも無い。

次に、角度θ１で発光面６から出射された光と反射層１との関係について説明する。光源近傍の反射層１は、光源基板２の下面９よりＺ方向背面側に位置する。反射層１を光源基板２の下面９の延長線上に形成した場合、角度θ１で発光面６から出射された光は、点Ｐの位置で反射される。しかしながら、図８のように、光源基板２が載置される反射層１の平面部分の光出射方向（Ｙ方向上側）側の端部を点ＰよりもＹ方向下側に位置するように反射層１を形成することで、角度θ１で発光面６から出射された光は、光源基板２が載置される平面部分より先の曲面形状を有する反射層１上の点Ｑの位置で反射されるようになり、反射位置をより光源３から遠い位置にすることが可能となる。また、このように反射層１を形成することで、発光面６が照射する面積（範囲）も大きくなり、また反射層１の形状により反射光の角度を制御することが可能となり、緩やかな輝度勾配となる平面照明装置を得ることができる。

次に、図９を用いて上記反射層１の形状について説明する。図９は、説明の簡単化の為に、Ｙ−Ｚ平面における平面照明装置１００のＹ方向中央部からＹ方向上側のみを示し、また配光調整部材４を図示から除いている。

図示されるように、光源基板２が載置される平面部分以外の反射層１の断面形状は、直線ではなく曲線形状としている。その曲線形状とは、光源基板２が載置される平面部分（光源群３に近接する）端部（起点）ｂ１からＹ方向上側の中央位置ｂ５までの区間にＺ方向前側（光学シート４０側）に凹を向けた曲面の頂点ｂ２（上述した「最下点」と同じ）を有し、かつ該頂点ｂ２からＹ方向先端部ｂ４までの区間に変曲点ｂ３を有する形状である。頂点ｂ２は、光源基板２よりも平面照明装置１００の背面側（Ｚ方向背側）に位置する。変曲点ｂ３では、曲線の勾配の変化率（ｄ２Ｚ／ｄＹ２）がゼロ（０）となる。このような曲線形状は、例えば３次曲線や円弧を組み合わせたもので近似できる。なお、頂点ｂ２と変曲点ｂ３はそれぞれ複数個有しても良く、その場合は３次曲線や円弧を繋ぎ合わせることで近似できる。

更に図９により、本実施例に係る曲面の反射層１による光線の反射の様子を説明する。光源３から出射した光線のうち、端部ｂ１から頂点ｂ２までの領域５０で反射した光線は、頂点ｂ２よりもＹ方向遠方（上側）で密になるように反射する。すなわち、端部ｂ１近傍の輝度を抑制し、頂点ｂ２よりも遠方での輝度を増加させる。また、頂点ｂ２から変曲点ｂ３までの領域５１で反射した光線は、そのまま対応する光学シート４０側に反射するため、Ｙ方向中央部の輝度を維持する。一方、変曲点ｂ３から先端部ｂ４までの領域１２で反射した光線は、光学シート４０のＹ方向端部側へ発散し、端部での輝度を増加させる。その結果、光学シート４０へ入射する光は、それぞれの領域５０，５１，５２で反射した光線が重なり合い、その結果、光学シート４０へ入射する光は光源３近傍からＹ方向端部にわたってより均一化させることができる。上述の図９の説明ではＹ方向上側のみを説明したが、Ｙ方向下側でも同様な光学的作用を有するものとする。

このように反射層１を形成することで、光源（ここでは第１の光源３１）から出射された大部分の光は反射層１により反射・散乱されＹ方向上側に伝播する。しかしながら、光源から出射された一部の光（例えば図９中のｃ１）は、反射層１で反射・散乱されることなく、光学シート４０に直接入射する直接入射光となる。このような直接入射光は、反射層１により反射・散乱されてないため、平面照明装置の出射面側からみると、光源３のＹ軸方向近傍に直接入射光による輝度むらが発生する。

次に、図１０を用いて、上記直接入射光による輝度むらを抑制するための、配光調整部材４の形状および機能について説明する。図１０は、Ｙ−Ｚ平面における光源基板２のＹ方向上側に光を出射する第１の光源３１とＹ方向上側の配光調整部材４との位置関係、及び配光調整部材４での光線の進行の様子を示した図である。

配光調整部材４は、光源３のＺ方向前側（すなわち光学シート４０側）に位置する曲面により構成される第一面２１と、光源３の発光面６よりもＹ方向上側に位置し、発光面６に対して略平行である第二面２２と、光源群３のＺ方向前側（すなわち光学シート４０側）であって第一面２１よりも光源側に位置し、光源基板２の上面と対向し、かつ発光面６に対して略垂直である第三面２３を有している。そして配光制御部材４は、例えばポリカーボネート、アクリルなどの透明樹脂材料で構成される。また第一面２１は、図示のように、Ｚ方向前側（すなわち光学シート４０側）に凸を向くような曲面となっており、また第二面２２は第一面２１と第三面２３に接続されている。このように、本実施例に係る配光調整部材４は、光源（ここでは第１の光源３１）の発光面６よりも光源からの光の出射方向、すなわちＹ方向上側に突出し、かつ光源のＺ方向前側（すなわち光学シート４０側）を覆うような形状を有している。尚、第一面２１、第二面２２、第三面２３はいずれも鏡面仕上げを施した、いわゆる透過面である。

図１０において、発光面６から出射した光ｃ１は、配光調整部材４の第三面２３にて屈折し、光線ｃ２となる。光線ｃ２は配光調整部材４中を進み、第一面２１に到達する。ここで、第一面２１は、配光調整部材４と空気を隔てる面であることから、光線ｃ２は、屈折率の大きい配光調整部材４から屈折率の小さい空気層へ進もうとする。つまり、第一面２１の形状を、第三面で屈折した光が全反射するように形成することで、図１０のように光をＹ方向上側へ伝播させることが可能となる。第一面２１で全反射した光線ｃ３は、第二面２２で僅かに屈折し、光線ｃ４となって反射層１と光学シート４０との間の空間内の空気中へ進む。つまり、配光調整部材４の第二面２２が擬似的な発光面となる。

このように、配光調整部材４は、光源群３からの光を所定の方向（この例ではＹ方向上側）に導くような光学的作用を持ち、光源基板２に実装される光源３では難しい光線方向の調整又は制御を、第一面２１の形状により調整または制御することが可能となる。上記の通り、第一面２１を曲面形状とし、光を全反射させることで、直接入射光による輝度むらを抑制することが可能となる。

上述の図１０の説明ではＹ方向上側のみを説明したが、Ｙ方向下側でも同様である。すなわち配光調整部材４は、光源基板２の中心を通るＸ軸を基準にしてＹ方向上下対称な形状となっている。また配光調整部材４のＹ方向の寸法は、例えば平面照明装置の出射面のＹ方向寸法の１／１０以下であり、例えば１〜５ｃｍ程度である。よって、平面照明装置の出射面とほぼ同じ面積を有する導光板よりも低いコストで光源からの光を好適に面状光に形成することができる。

上述した、反射層１、光源基板２、光源３、配光調整部材４及び光学シート４０で構成される平面照明装置１００のＹ−Ｚ平面図を図１１に示す。図１１は、平面照明装置１００のＹ方向中央部からＹ方向上側のみを示したものである。図示されるように、光源（ここでは第１の光源３１）の発光面からの光は、Ｙ方向上側に向かって、ベースシャーシ１１の反射層１と光学シート４０との間の空間に出射される。この光の一部は配光調整部材４の第三面２３から配光調整部材４内部に入射される。そして配光調整部材４の第一面２１の全反射により、光学シート４０に直接入射する直接入射光が抑制され、大部分の光が光学シート４０に入射する前に、第二面２２からＹ方向上側に向かって出射され、反射層１で反射・散乱される。また光源から配光調整部材４に入射されない光の大部分は、反射層１に直接的に入射され、反射層１で反射・散乱される。これら光に対する反射層１での反射・散乱の様子は、図１０で説明した通りである。反射層１で反射・散乱された光は、光学シート４０に入射する度に、反射・透過・散乱を繰り返すことで、反射層１と多重反射を行い、出射面からの照明光の空間的な輝度勾配が緩やかなとなる平面照明装置を得ることができる。

以上のように本実施例によれば、上述のような曲面或いは湾曲形状を有する反射層１及び配光調整部材４によって、光源基板２端部による一次反射光量を抑制し、かつ直接入射光による輝度むらを抑制することができる。そして、光源３から出射する大部分の光が光学シート４０に入射する前に、反射層１で反射・散乱される構成とすることで、コストが低く、緩やかな輝度勾配を有する、すなわち輝度むらが少ない平面照明装置１００及びこれを用いた映像表示装置を提供することができる。

上記の実施例１では、配光調整部材４の第三面２３を透過面として記載した。しかしながら、配光調整部材４の第三面２３を拡散機能を有した拡散面としてもよい。この場合でも、第一面２１での全反射によって光学シート４０への直接入射光を抑制し、且つ光源３のＹ方向下側、つまり発光面６が直接照射不可能な領域への光の伝播量を増やすことが可能となる。以下、この配光調整部材４の構成を本発明の実施例２として図１２および図１３を参照しながら説明する。尚、実施例１と同一の構成、機能を有するものには同一の符号を付してその詳細な説明を省略するものとする。

図１２は、本発明の実施例２に係る配光調整部材４の構成を示すＹ−Ｚ平面の断面図である。尚、図１２は、Ｙ−Ｚ平面における光源基板２のＹ方向上側に光を出射する光源３（ここでは第１の光源３１）とＹ方向上側の配光調整部材４のみを示している。

本実施例に係る配光調整部材４は、光源３のＺ方向前側（すなわち光学シート４０側）に位置する曲面により構成される第一面２１と、光源の発光面６よりもＹ方向上側に位置し、発光面６に対して略平行である第二面２２と、光源群３のＺ方向前側（すなわち光学シート４０側）であって第一面２１よりも光源側に位置し、光源基板２の上面と対向し、かつ発光面６に対して略垂直であるとともに、拡散面が形成された第三面２４を有している。そして配光制御部材４は、例えばポリカーボネート、アクリルなどの透明樹脂材料で構成される。また第一面２１は、図示のように、Ｚ方向前側（すなわち光学シート４０側）に凸を向くような曲面となっており、また第二面２２は第一面２１と第三面２３に接続されている。このように、本実施例に係る配光調整部材４は、光源（ここでは第１の光源３１）の発光面６よりも光源からの光の出射方向、すなわちＹ方向上側に突出し、かつ光源のＺ方向前側（すなわち光学シート４０側）を覆うような形状を有している。

尚、第一面２１、第二面２２はいずれも鏡面仕上げを施した、いわゆる透過面であるが、第三面２４は上述のように拡散面としている。ここで、拡散面とは表面に微細な凹凸のあるシボパターンを塗布印刷したものや、物理的な凹凸形状を有したもの等、光を拡散させる機能を有するものであればいずれでもよい。

発光面６から出射した光ｃ１は、拡散面が形成された配光制御部材４の第三面２４にて屈折・拡散し、光線ｃ２、ｃ５、ｃ６となる。光線ｃ２は実施例１と同様にして、第一面２１で全反射した後、第二面２２で僅かに屈折し、光線ｃ４として反射層１と光学シート４０との間の空間内の空気中へ進む。光線ｃ５およびｃ６は、第三面２４で拡散された光である。光線ｃ５は第一面２１に到達するが、第一面２１に対する入射角度が小さいことから、第一面２１で屈折し、光線ｃ７として配光制御部材４の上方（Ｚ方向前側）の空気中へ進む。また、光線ｃ６は第二面２２に到達し、第二面２２で屈折し、光線ｃ８として反射層１と光学シート４０との間の空間内の空気中へ進む。この時、光線ｃ７は、発光面６が直接照射不可能な領域である、発光面６よりもＹ方向下側へ向かう光である。

このように、第三面２４を拡散面とし、且つ、第一面２１を曲面形状とし、光を全反射させることで、直接入射光による輝度むらを抑制し、発光面６が直接照射不可能な領域への光の伝播量を増やすことが可能となる。よって、発光面６が直接照射不可能な領域の輝度低下を抑制することが可能となる。

実施例２に係る、反射層１、光源基板２、光源３、配光調整部材４および光学シート４０で構成される平面照明装置１００のＹ−Ｚ平面図を図１３に示す。図１３は、平面照明装置１００のＹ方向中央部からＹ方向上側のみを示したものである。図示されるように、光源（ここでは第１の光源３１）の発光面からの光は、Ｙ方向上側に向かって、ベースシャーシ１１の反射層１と光学シート４０との間の空間に出射される。この光の一部は配光調整部材４の拡散面とされた第三面２３から配光調整部材４内部に入射される。そして、その光の一部は、配光調整部材４の第一面２１の全反射により、光学シート類４０に直接入射する直接入射光が抑制され、大部分の光が光学シート類４０に入射する前に、第二面２２からＹ方向上側に向かって出射され、反射層１で反射・散乱される。

また、第三面２４で拡散された光線ｃ７は、光源３が直接照射不可能な領域である、光源３よりもＹ方向下側へ向かう光となり、平面照明装置１００の略中央部である領域ｂ０〜ｂ１の領域の明るさに寄与する。また、拡散面である第三面２４で拡散された光線ｃ８は、反射層１で反射・散乱されること無く光学シート類４０へ入射する直接入射光となるが、第三面２４で拡散された光であるため、配光調整部材４が無い場合における直接入射光に比べ十分に弱い光となるため、急峻な輝度勾配を発生させない。

光源から配光調整部材４に入射されない光の大部分は、反射層１に直接的に入射され、反射層１で反射・散乱される。これら光に対する反射層１での反射・散乱の様子は、図１０で説明した通りである。反射層１で反射・散乱された光は、光学シート４０に入射する度に、反射・透過・散乱を繰り返すことで、反射層１と多重反射を行い、出射面からの照明光の空間的な輝度勾配が緩やかなとなる平面照明装置を得ることができる。

以上のように本実施例によれば、直接入射光による輝度むらを抑制し、且つ、発光面６が直接照射不可能な領域への光の伝播量を増やすことが可能となり、より緩やかな輝度勾配を有する、すなわち輝度むらが少ない平面照明装置１００及びこれを用いた映像表示装置を提供することができる。

上記の実施例１〜２では、配光調整部材４の第一面２１が、全反射を行う曲面形状をした透過面として説明した。しかしながら、配光調整部材４の第一面２１の一部に、拡散面及び遮光面とした拡散・遮光が設けられた面としてもよい。この場合でも、第一面２１での全反射によって光学シート４０への直接入射光を抑制しつつ、部分的に拡散・遮光機能を施すことで、光源３（ここでは第１の光源３１）のＹ方向下側、つまり発光面６が直接照射不可能な領域および第一面２１近傍領域への光の伝播量を増やすことが可能となる。以下、この配光調整御部材４の構成を本発明の実施例３として図１４を参照しながら説明する。尚、実施例１〜２と同一の構成、機能を有するものには同一の符号を付してその詳細な説明を省略するものとする。

図１４は、本発明の実施例３に係る配光調整部材４の構成を示すＹ−Ｚ平面の断面図である。尚、図１２は、Ｙ−Ｚ平面における光源基板２のＹ方向上側に光を出射する光源（ここでは第１の光源３１）とＹ方向上側の配光調整部材４のみを示している。

本実施例に係る配光調整部材４は、光源３のＺ方向前側（すなわち光学シート４０側）に位置し、曲面により構成され、かつ拡散面３０及び遮光面３３を有する第一面２１と、光源３の発光面６よりもＹ方向上側に位置し、発光面６に対して略平行である第二面２２と、光源群３のＺ方向前側（すなわち光学シート４０側）であって第一面２１よりも光源側に位置し、光源基板２の上面と対向し、かつ発光面６に対して略垂直であるとともに、拡散面が形成された第三面２４を有している。そして配光制御部材４は、例えばポリカーボネート、アクリルなどの透明樹脂材料で構成される。また第一面２１は、図示のように、Ｚ方向前側（すなわち光学シート４０側）に凸を向くような曲面となっており、また第二面２２は第一面２１と第三面２３に接続されている。このように、本実施例に係る配光調整部材４は、光源（ここでは第１の光源３１）の発光面６よりも光源からの光の出射方向、すなわちＹ方向上側に突出し、かつ光源のＺ方向前側（すなわち光学シート４０側）を覆うような形状を有している。

尚、第一面２１、第二面２２はいずれも鏡面仕上げを施した、いわゆる透過面であるが、上述のように第三面２４は拡散面としている。また、第一面２１の一部に対し、拡散面３０及び遮光面３３が形成されるように処理を施している。ここで、拡散面とは表面に微細な凹凸のあるシボパターンを塗布印刷したものや、物理的な凹凸形状を有したもの等、光を拡散させる機能を有するものであればいずれでもよい。また、遮光面とは、表面に遮光のための例えば黒色インクを含む塗料による印刷や、物理的遮蔽物などにより、透過率が２０％以下に抑えられた面である。

発光面６から出射した光ｃ１は、拡散面が形成された配光調整部材４の第三面２４にて屈折・拡散し、光線ｃ２、ｃ５、ｃ６となる。光線ｃ２は、第一面２１でその一部が全反射し、一部が拡散面３０で拡散し透過する。全反射した光は、第二面２２で僅かに屈折し、光線ｃ４として反射層１と光学シート４０との間の空間内の空気中へ進む。一方、拡散透過した光は配光調整部材４の上方（Ｚ方向前側）の空気中へ進む。光線ｃ５及びｃ６は、第三面２４で拡散された光である。光線ｃ５は拡散面３０を有する第一面２１に到達するが、第一面２１に対する入射角度が小さいことから、第一面２１で全反射することなく拡散反射して透過し、配光調整部材４の上方（Ｚ方向前側）の空気中へ進む。また、光線ｃ６は直接第二面２２に到達し、第二面２２で屈折し、光線ｃ８として反射層１と光学シート４０との間の空間内の空気中へ進む。この時、拡散面３０で拡散された光線ｃ５は、発光面６が直接照射不可能な領域である、発光面６よりもＹ方向下側へ向かう光である。また、遮光面３１を通過する光線（図示せず）は、遮光面３１によって透過光量が抑制されて僅かな光が透過し、残りの光線は遮光面３３により反射・吸収される。

このように、部分的に第一面２１の一部を拡散面３０、遮光面３３とすることで、第一面２１近傍領域への光の伝播量を制御することが可能となる。また、発光面６が直接照射不可能な領域への光の伝播量を増やすことが可能となる。よって、発光面６が直接照射不可能な領域の輝度低下を抑制することが可能となる。尚、本実施例では配光調整部材４の第三面２４を拡散面としているが、鏡面仕上げを施した透過面としてもよい。

以上のように本実施例によれば、直接入射光による輝度むらを抑制し、且つ、発光面６が直接照射不可能な領域への光の伝播量を増やすことが可能となり、より緩やかな輝度勾配を有する、すなわち輝度むらが少ない平面照明装置及びこれを用いた映像表示装置を提供することができる。

上記の実施例１〜３では、配光調整部材４の第二面２２が、発光面６に対して略平行である透過面として説明した。しかしながら、配光調整部材４の第二面２２に凹面を形成することで、第二面２２が光を拡げる凹レンズの機能を有した面としてもよい。この場合でも、第一面２１での全反射によって光学シート４０への直接入射光を抑制し、且つ光源３のＹ方向下側、つまり発光面６が直接照射不可能な領域への光の伝播量を増やすことが可能となる。また、配光調整部材４の擬似的な発光面である第二面２５が、凹レンズの機能を有することにより、第二面２５をより広範囲を照射する発光面として機能させることができる。以下、この配光調整部材４の構成を本発明の実施例４として図１５を参照しながら説明する。尚、実施例１〜３と同一の構成、機能を有するものには同一の符号を付してその詳細な説明を省略するものとする。

図１５は、本発明の実施例２に係る配光調整部材４の構成を示すＹ−Ｚ平面の断面図である。尚、図１５は、Ｙ−Ｚ平面における光源基板２のＹ方向上側に光を出射する光源３（ここでは第１の光源３１）とＹ方向上側の配光調整部材４のみを示している。

本実施例に係る配光調整部材４は、光源３のＺ方向前側（すなわち光学シート４０側）に位置し、曲面により構成される第一面２１と、光源３の発光面６よりもＹ方向上側に位置し、かつ曲面形状を有する第二面２５と、光源群３のＺ方向前側（すなわち光学シート４０側）であって第一面２１よりも光源側に位置し、光源基板２の上面と対向し、かつ発光面６に対して略垂直であるとともに、拡散面が形成された第三面２４を有している。そして配光制御部材４は、例えばポリカーボネート、アクリルなどの透明樹脂材料で構成される。また第一面２１は、図示のように、Ｚ方向前側（すなわち光学シート４０側）に凸を向くような曲面となっており、また第二面２２は第一面２１と第三面２３に接続されている。更に、第二面２５は、Ｙ方向上側に凹を向けて湾曲された凹レンズ面を有している。このように、本実施例に係る配光調整部材４は、光源（ここでは第１の光源３１）の発光面６よりも光源からの光の出射方向、すなわちＹ方向上側に突出し、かつ光源のＺ方向前側（すなわち光学シート４０側）を覆うような形状を有している
尚、第一面２１、第二面２５はいずれも鏡面仕上げを施した、いわゆる透過面であるが、第三面２４は上述のように拡散面である。ここで、拡散面とは表面に微細な凹凸のあるシボパターンを塗布印刷したものや、物理的な凹凸形状を有したもの等、光を拡散させる機能を有するものであればいずれでもよい。

発光面６から出射した光ｃ１は、拡散面が形成された配光調整部材４の第三面２４にて屈折・拡散し、光線ｃ２、ｃ５、ｃ６となる。光線ｃ２は、第一面２１で全反射した後、第二面２５で凹レンズの機能により大きく屈折し、光線ｃ９として反射層１と光学シート４０との間の空間内の空気中へ進む。光線ｃ５およびｃ６は、第三面２４で拡散された光である。光線ｃ５は第一面２１に到達し、第一面２１に対する入射角度が小さいことから、第一面２１で屈折し、光線ｃ７として配光調整部材４の上方（Ｚ方向前側）の空気中へ進む。また、光線ｃ６は直接第二面２５に到達し、第二面２５での凹レンズの機能により屈折してＹ方向上側に向けて広がるように出射され、光線ｃ１０として反射層１と光学シート４０との間の空間内の空気中へ進む。これにより、光の利用効率を向上し、平面照明装置のＹ方向端部にまで光を効率よく供給して当該端部の明るさを向上させることができる。光線ｃ７は、発光面６が直接照射不可能な領域である、発光面６よりもＹ方向下側へ向かう光である。

このように、第三面２４を拡散面とし、且つ、第一面２１を曲面形状とし、光を全反射させることで、光学シート４０への直接入射光による輝度むらを抑制し、発光面６が直接照射不可能な領域への光の伝播量を増やすことが可能となる。また、第二面２５を、光を拡げる凹レンズの機能を有した曲面形状とすることで、配光調整部材４の擬似的な発光面である第二面２５が、より広範囲を照射する発光面として機能させることができる。尚、本実施例では配光調整部材４の第三面２４を拡散面としているが、鏡面仕上げを施した透過面としてもよい。

以上のように本実施例によれば、直接入射光による輝度むらを抑制し、且つ、発光面６が直接照射不可能な領域への光の伝播量を増やすことが可能となる。また第二面２５の凹レンズの機能により照明装置のＹ方向端部の明るさを向上することができる。よって本実施例によれば、光の利用効率が高く、より緩やかな輝度勾配を有する、すなわち輝度むらが少ない平面照明装置及びこれを用いた映像表示装置を提供することができる。

上記の実施例１〜４では、配光調整部材４は、第一面２１、第二面２２及び第三面２４を有するものとして説明した。しかしながら、配光調整部材４の光源３直上（Ｚ方向前側）に光源３を略中心とする円弧状の第四面２６を追加してもよい。この第四面２６により、配光調整部材４中を多重反射する迷光を抑制することが可能となる。また、この場合でも、第一面２１での全反射によって光学シート４０への直接入射光を抑制し、且つ光源３のＹ方向下側、つまり発光面６が直接照射不可能な領域への光の伝播量を増やすことが可能となる。以下、この配光調整部材４の構成を本発明の実施例５として図１６を参照しながら説明する。尚、実施例１〜４と同一の構成、機能を有するものには同一の符号を付してその詳細な説明を省略するものとする。

図１６は、本発明の実施例５に係る配光調整部材４の構成を示すＹ−Ｚ平面の断面図である。尚、図１６は、Ｙ−Ｚ平面における光源基板２のＹ方向上側に光を出射する光源３（ここでは第１の光源３１）とＹ方向上側の配光調整部材４のみを示している。

本実施例に係る配光制御部材４は、光源３のＺ方向前側（すなわち光学シート４０側）に位置し、曲面により構成される第一面２１と、光源３の発光面６よりもＹ方向上側に位置し、発光面に対して略平行である第二面２２と、光源群３のＺ方向前側（すなわち光学シート４０側）であって第一面２１よりも光源側に位置し、光源基板２の上面と対向し、かつ発光面６に対して略垂直であるとともに、拡散面が形成された第三面２４と、光源３の上部に対応する位置に設けられ、光源３の中心を通りかつ光源の光出射方向と平行で光源シート４０の面と直交する断面（すなわち光源３の中心をと乙Ｙ−Ｚ平面と平行な断面）において、光源３側に凹を向け、かつ光源３の上部を覆うような円弧形状を為した第四面２６とを有している。そして配光制御部材４は、例えばポリカーボネート、アクリルなどの透明樹脂材料で構成される。また第一面２１は、図示のように、Ｚ方向前側（すなわち光学シート４０側）に凸を向くような曲面となっており、また第二面２２は第一面２１と第三面２３に接続されている。このように、本実施例に係る配光調整部材４は、光源（ここでは第１の光源３１）の発光面６よりも光源からの光の出射方向、すなわちＹ方向上側に突出し、かつ光源のＺ方向前側（すなわち光学シート４０側）を覆うような形状を有している。

尚、第一面２１、第二面２２はいずれも鏡面仕上げを施した、いわゆる透過面であるが、第三面２４は上述のように拡散面である。また第四面２６は透過面でも拡散面でもよい。ここで、拡散面とは表面に微細な凹凸のあるシボパターンを塗布印刷したものや、物理的な凹凸形状を有したもの等、光を拡散させる機能を有するものであればいずれでもよい。

続いて、本実施例に係る配光調整部材４において、光源３側に凹を向いた断面が円弧形状を為す第四面２６を追加した効果について説明する。

配光調整部材４へは、反射層１や光学シート４０等で反射された光が様々な角度から入射するため、配光調整部材４中には様々な方向へ進む光が存在する。光源３の略直上に形成された第四面２６は、光源３側に凹を向いた断面が円弧形状を為しているため、凹レンズの機能を有している。このため、配光調整部材４中を様々な方向に進む光に対し、光源３に向かう光線を減らす効果がある。光源３に光が入射されると、光源がＬＥＤの場合に例えば当該ＬＥＤのパッケージにより吸収されて光の利用効率が低下するが、本実施例のように光源３に向かう光線を減少させれば、光源で吸収される光を低減することができ、光の利用効率を向上させることができる。このとき、光源３を構成する材質よりも光源基板２を構成する材質ほうが光の吸収率が低い場合、配光調整部材４から光源３に向かう光の吸収量を抑えることが可能となる。このように本実施例によれば、配光調整部材４の光源３の略直上に、光源３側に凹を向いた断面が円弧形状を為している第四面２６を設けているため、光の利用効率をより向上することができる。

また、発光面６から出射する光線ｃ１２のような光源３から直接第四面２６に入射する光に対し、第四面２６を円弧形状とすることで、第四面２６で屈折する角度を小さくすることが可能となる。この第四面２６を透過した光線は、発光面６から出射した角度を維持しつつ第一面２１に入射されることになので、当該光線は、第一面２１で全反射し第二面２２で僅かに屈折した後、光線ｃ１３のようにＹ方向上側に進む光となり、平面照明装置の出射面のＹ方向端部側へ向かわせることができる。尚、本実施例では配光調整部材４の第三面２４を拡散面としているが、鏡面仕上げを施した透過面としてもよい。

以上のように本実施例によれば、光の利用効率を向上し、直接入射光による輝度むらを抑制し、且つ、発光面６が直接照射不可能な領域への光の伝播量を増やすことが可能となる。また第四面２６により、光源による光の吸収を抑えて光の利用効率を向上させることができる。よって本実施例によれば、光の利用効率が高く、より緩やかな輝度勾配を有する、すなわち輝度むらが少ない平面照明装置及びこれを用いた映像表示装置を提供することができる。

上記の実施例では、Ｙ−Ｚ平面上に光源基板２を１つのみ設けるものとして説明した。しかしながら、平面照明装置１００は、Ｙ−Ｚ平面上に２つ以上の光源基板２を設けてもよい。２つ以上の光源基板２を設ける場合は、反射層１の形状が上記実施例１〜５と異なる。以下では、光源基板２をＹ方向に沿って２つ配列した実施例を本発明の実施例６として、図１７を用いて説明する。

本実施例は、図１７に示されるように、ベースシャーシ１１上に、Ｙ方向に沿って２つの光源基板２、すなわち第１の光源基板２８と第２の光源基板２９とが配置されている。すなわち、ベースシャーシ１１は、第１の光源基板２８と第２の光源基板２９が配置されるための２つの平坦面が形成されている。

更に、ベースシャーシ１１の２つの平坦面の間（第１の光源基板２８と第２の光源基板２９との間）であって、平面照明装置１００の出射面のＹ方向略中央である点Ｆと対応する位置には、光学シート１側へ突出するピークＰが形成されている。このピークＰを基準にして、反射層１のＹ方向上側とＹ方向下側に、それぞれ第１の集光湾曲部Ｃ１と第２の集光湾曲部Ｃ２とが形成されている。反射層１の第１の集光湾曲部Ｃ１は２つの焦点を持つ楕円形状の一部を為しており、その一方の焦点は第１の光源基板２８の第２の光源３２に位置しており、他方の焦点は平面照明装置１００の出射面のＹ方向略中央の点Ｆに位置している。一方、反射層１の第２の集光湾曲部Ｃ２もまた２つの焦点を持つ楕円形状の一部を為しており、その一方の焦点は第２の光源基板２９の第１の光源３１に位置しており、他方の焦点は平面照明装置１００の出射面のＹ方向略中央の点Ｆに位置している。第１の光源基板２８のＹ方向上側に位置する湾曲部Ｃ０及び第２の光源基板２９のＹ方向上側に位置する湾曲部Ｃ０は、それぞれ図９で説明した頂点ｂ２及び変曲点ｂ３を有しており、その光学的作用または特性も図９で説明したものと同様である。

本実施例では、反射層１に、それぞれ光源基板２の光源を一方の焦点とし平面照明装置１００の出射面のＹ方向略中央の点Ｆを他方の焦点とする第１の集光湾曲部Ｃ１と第２の集光湾曲部Ｃ２を設けることにより、反射層１で反射する光を効率良く、平面照明装置１００の出射面のＹ方向略中央側に集光することが可能となる。第１の集光湾曲部Ｃ１及び第２の集光湾曲部Ｃ２の楕円形状は、一方の焦点から出た光を他方の焦点に集光させる光学的な特性を有するため、このような形状とすることにより、第１の光源基板２８と第２の光源基板２９との間の距離ｅ１を大きくしても、平面照明装置１００の略中央に光を好適に供給することができる。従って、距離ｅ１を大きくし平面照明装置１００の出射面のＹ方向端部側の明るさを向上させようとする場合でも、平面照明装置１００の略中央の明るさを維持することが可能となる。

このように、本実施例によれば、より明るさを向上させ、直接入射光による輝度むらを抑制し、且つ、発光面６が直接照射不可能な領域への光の伝播量を増やすことが可能となり、より緩やかな輝度勾配を有する、すなわち輝度むらが少ない平面照明装置及びこれを用いた映像表示装置を提供することができる。また、本実施例は、実施例１〜５に比べ、より大きな出射面の面積を有する平面照明装置を構成するのに、またこのような大きい面積の出射面を有する平面照明装置における輝度むらを低減するのに有利である。

また、図１７では図示しないが、平面照明装置の用途に合わせ各光源基板に実装されるＬＥＤを間引き、すなわちＬＥＤ個数を削減（それに伴う光源基板面積の低減を含む）することで、ＬＥＤ数の減少によるコスト低減を可能とし、用途に応じた必要な光量を得ることができる。

尚、上記各実施例では、平面照明装置を、映像表示装置のバックライトに適用した例も説明したが、これに限られるものではない。本実施形態に係る平面照明装置は、例えば室内照明、エレベータの籠内の照明、車内の照明としても適用することが可能であり、また看板用の照明としても利用することが可能である。また、上述した各実施例を任意に組合わせて平面照明装置を構成してもよいことは言うまでも無い。

１…反射層
２…光源基板
２８…第１の光源基板
２９…第２の光源基板
３…光源
３１…第１の光源
３２…第２の光源
４…配光制御部材
６…発光面
７…基板第一端部
８…基板第二端部
９…光源基板下面
１０…反射シート
１１…ベースシャーシ
１２…コネクタ
１３…固定用構造物
１４…回路基板保持用構造部材
１５…回路基板
１６…回路基板
１７…スルーホール
５０…光源基板端から反射層最下部までの距離
５１…反射層最下部から反射層変曲点までの距離
５２…反射層変曲点から反射層端部までの距離
ｄ１〜ｄ５…光源間距離
ａ１…発光面６から光源基板２までのＹ方向の距離
ａ２…基板上端から発光面６の中央までのＺ方向の距離
θ１…発光面６から出射した光のうち、光源基板２で反射・吸収されない境界の光の角度
２１…配光制御部材４の第一面
２２、２５…配光制御部材４の第二面
２３、２４…配光制御部材４の第三面
２６…配光制御部材４の第四面
３０…拡散面
３３…遮光面
ｃ１〜ｃ１０…光線

Claims (21)

1. 照明装置において、
   内面に反射層が設けられた曲面形状を有するベースシャーシと、
   該ベースシャーシの反射層に対向するように配置され、前記照明装置の照明光を出射する光学シートと、
   前記ベースシャーシと前記光学シートとの間の空間に位置し、第１の方向に光を出射する複数の第１の光源及び該第１の方向と反対の第２の方向に光を出射する複数の第２の光源を含む光源群と、
   前記光源群が実装され、かつ前記ベースシャーシに載置された光源基板と、
   前記光源群の前記光学シート側を覆うように設けられ、前記光源群からの光を所定方向に導くための配光調整部材と、を備え、
   前記光源群から出射される光の前記第１及び第２の方向は、前記ベースシャーシと前記光学シートとの間の空間において、前記光学シートの光の出射面と平行な方向であり、前記複数の第１の光源は前記第１の方向と直交する方向に配列されており、前記複数の第２の光源は前記第２の方向と直交する方向に配列されており、
   前記ベースシャーシ内面の反射層は、前記光源基板が載置された位置を基準にして、前記第１の方向及び第２の方向のそれぞれにおいて、前記光学シート側に凹を向くように湾曲されていることを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、前記第１の光源及び第２の光源はＬＥＤであり、前記光源基板は、前記ベースシャーシの中央部に形成された平坦部に載置されていることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１に記載の照明装置において、前記反射層は、前記ベースシャーシの内面に設けられた反射シート、前記ベースシャーシの内面に塗布された白色塗料、またはベースシャーシの内面に施された鏡面であることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記配光調整部材は、透明樹脂で構成されており、かつ前記光源群の前記光学シート側を覆い、かつ各光源の発光面よりも光出射方向に突出した形状を有していることを特徴とする照明装置。
5. 請求項２に記載の照明装置において、配光調整部材は、
   前記光源群の光学シート側に位置する、曲面により構成される第一面と、光源の発光面よりも光出射方向に位置し、前記光源の発光面に対して略平行である第二面と、前記光源群の光学シート４０側であって前記第一面よりも前記光源側に位置し、光源基板の上面と対向し、かつ発光面６に対して略垂直である第三面とを有し、
   前記第一面は、前記光学シート側に凸を向くような曲面を有し、前記第二面は、前記第１面と前記第三面とに接続されていることを特徴とする照明装置。
6. 請求項４に記載の照明装置において、前記配光調整部材の前記第一面、前記第二面及び前記第三面は、鏡面仕上げが施された透過面であることを特徴とする照明装置。
7. 請求項４に記載の照明装置において、前記配光調整部材の前記第一面及び前記第二面は、鏡面仕上げが施された透過面であり、前記第三面は拡散面であることを特徴とする照明装置。
8. 請求項４に記載の照明装置において、前記配光調整部材の前記第一面の一部に、拡散面と遮光面を設けたことを特徴とする照明装置。
9. 請求項４に記載の照明装置において、前記配光調整部材の前記第二面に凹面が設けられ、該第二面が凹レンズ機能を有することを特徴とする照明装置。
10. 請求項４に記載の照明装置において、前記配光調整部材は、更に、前記光源の上部に対応する位置に設けられ、前記光源の中心を通りかつ光源の光出射方向と平行で光源シートの面と直交する断面が前記光源側に凹を向けかつ光源の上部を覆うような円弧形状の第四面を有することを特徴とする照明装置。
11. 請求項１に記載の照明装置において、光源の発光面の中心と光源基板２の光源実装面の光出射側端を結ぶ直線と、光源の発光面の中心を通る発光面と垂直な直線との為す角度が３０°以上であることを特徴とする照明装置。
12. 請求項１に記載の照明装置において、前記光源基板に実装された前記光源群のうち、前記照明装置の出射面の中央部に配置された前記光源同士の間隔が、前記前記照明装置の出射面の端部近傍に配置された光源同士の間隔よりも小さいことを特徴とする照明装置。
13. 請求項１２に記載の照明装置において、前記光源間の最大間隔と最小間隔の比が０．６以上であることを特徴とする照明装置。
14. 請求項１に記載の平面照明装置において、
    前記曲面形状を有する反射層は、前記光源から該照明装置の端部までの中央位置までの区間に、前記光源基板の位置よりも前記照明装置の背面側に位置し、且つ、前記照明装置の出射面の方向に向けて凹形状となる頂点を有し、更に、該頂点から反射層の端部までの区間に曲線の勾配の変化率がゼロとなる変曲点を有する形状であることを特徴とする照明装置。
15. 請求項１に記載の照明装置において、前記第１の光源における各光源と、前記第２の光源における各光源とが、前記第１の方向または第２の方向と平行な方向において互いに重ならないように前記光源基板上に実装されていることを特徴とする照明装置。
16. 請求項１に記載の照明装置において、前記第１の光源における各光源と、前記第２の光源における各光源とが、前記第１の方向または第２の方向と平行な方向において互いに同じ位置になるように前記光源基板上に実装されていることを特徴とする照明装置。
17. 請求項１に記載の照明装置において、配光調整部材が前記光源基板の光源実装面に、ネジまたは接着剤により取り付けられていることを特徴とする照明装置。
18. 請求項１に記載の照明装置において、前記光源基板が、前記第１又は第２の光源の配列方向に複数に分割されていることを特徴とする照明装置。
19. 請求項１に記載の照明装置において、前記光源基板は、前記第１又は第２の方向と平行な方向に配列された第１の光源基板と第２の光源基板を含むことを特徴とする照明装置。
20. 請求項１９に記載の照明装置において、前記反射層には、前記第１の光源基板と前記第２の光源基板２９との間であって、前記照明装置の出射面の、前記第１又は第２の方向と平行な方向の中央の点と対応する位置に前記光学シート１側へ突出するピークが形成されており、
    該ピークを基準にして、前記反射層の前記第１の方向側及び第２の方向側に、それぞれ、第１の集光湾曲部と第２の集光湾曲部とが形成されており、
    前記反射層の第１の集光湾曲部は、２つの焦点を持つ楕円形状の一部を為しており、その一方の焦点は第１の光源基板の第２の光源に位置しており、他方の焦点は前記中央の点に位置しており、
    前記反射層の第２の集光湾曲部は、２つの焦点を持つ楕円形状の一部を為しており、その一方の焦点は第２の光源基板の第１の光源に位置しており、他方の焦点は前記中央の点Ｆに位置しているの位置している
    ことを特徴とする照明装置。
21. 請求項１〜２０のいずれかに記載の照明装置を液晶パネルを照明するためのバックライトとして使用し、前記湾曲されたベースシャーシの背面側に回路基板を設けたことを特徴とする映像表示装置。

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